用于在低表面能基底上制造浮雕图案的环氧制剂和方法技术

本发明专利技术涉及可用于在低表面能聚合物基底上制备负性色调永久性光致抗蚀剂浮雕图案的永久性环氧光致抗蚀剂组合物，其包含：（A）一种或更多种根据式I至VI的环氧树脂；（B）一种或更多种阳离子光引发剂；（C）一种或更多种铸膜溶剂和（D）一种或更多种含氟化合物。本发明专利技术还涉及使用所公开组合物在低表面能聚合物基底上形成永久性光致抗蚀剂浮雕图案的方法。

Epoxy formulations and methods for making relief patterns on low surface energy substrates

The present invention relates to low surface energy can be used in the preparation of negative tone permanent permanent epoxy photoresist relief pattern photoresist composition for polymer substrate comprising: (A) one or more I to VI according to the type of epoxy resin; (B) one or more a cationic photoinitiator; (C) one or more kinds of solvent and (D) one or more compounds containing fluorine. The invention also relates to a method for forming a permanent photoresist relief pattern on a low surface energy polymer substrate using the disclosed composition.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在低表面能基底上制造浮雕图案的环氧制剂和方法专利技术背景1.
本专利技术涉及永久性的阳离子可光聚合的环氧膜组合物以及将其用于在低表面能基底上制造浮雕结构的方法。2.
技术介绍
目前，可光致成像涂层（photoimageablecoating）被用于各种各样的微机电系统（MEM）技术和应用中。微流体是MEM技术的分支，其涉及以约10-9至10-15升的小体积元件几何驱动的小体积流体的行为、精确控制和操纵。微流体在20世纪80年代早期作为技术学科出现，并且在喷墨印刷头、DNA测序芯片、芯片实验室技术、微推进、适应性镜片、像素化光学滤波器的制造中获得了应用，并且最近在用于计算机和移动装置应用的显示技术中获得了应用。电润湿效应为多种微流体装置设计和构思提供了基础。电润湿效应定义为由于在固体与电解质之间施加所施加的电势或电压引起的固体-电解质溶解接触角的改变。作为一个实例，停留在疏水绝缘膜上的水滴由于表面张力不匹配而表现出大的接触角。如果疏水绝缘膜定位在电极顶部上与其相接触并且然后水滴与分离的电极相接触，则当在两个电极之间施加电势时水滴与疏水表面的接触角将降低，并且水滴铺展以覆盖疏水膜表面更大的区域。电润湿效应是可逆的，因此在移除所施加的电势之后，水滴接触角回复到未施加偏压的值。如美国专利No.7,813,030、7,359,108、7,359,108和7,800,816所公开的，电润湿效应已被阐述成微流体光学开关，其构成电润湿显示装置的操作基础。这些现有技术的显示装置像素元件各自包括如图1a和1b所示构造的微流体光学开关（由美国专利No.7,800,816中的图1a和1b重画）。图1示出了显示装置像素元件1的横截面示意图，其显示出电润湿显示装置所基于的原理。在可以是玻璃或塑料的两个透明基底或支承板3与4之间，提供了彼此混溶的第一流体5和第二流体6。例如，第一流体5可以是烷烃如十六烷或有色油。第二流体6是导电的或极性的并且可以是水或盐溶液。在装置处于断开状态下，当没有施加外加电压（图1a）时，流体5与流体6邻近第一和第二透明支承板3和4。在第一支承板3上，设置有透明电极7，例如氧化铟(锡)，并且设置有可湿性较小的中间（疏水）层8例如无定形含氟聚合物作为透明电极7上的涂层。当通过互连20和21施加电压（电压源9）时，流体5的层移动到旁边或者分解为小液滴（图1b，连通状态）。当静电能量增益大于由于产生弯曲表面所引起的表面能损失时，可发生这种情况。作为一个非常重要的方面，发现覆盖支承板3的流体5连续膜与邻接像素壁（pixelwall）2的流体5膜之间的可逆开关通过电气开关装置（电压源9）来实现。如图1b，当根据图1的装置上的入射光由反射器10反射出以提供反射光12时，获得了光学开关。在根据图1b的装置断开状态下，不反射入射光并且像素对于观察者表现为暗色。发现负性色调的光敏性环氧涂覆组合物（如SU-8，MicroChemCorp.的产品）可用作用于制造可电润湿显示器像素侧壁（图1a中的2）的材料，如Heikenfeld,J.等,J.Micromech.Microeng.,19(2009)第1-12页所述。为了制造像素侧壁，必须将光敏性环氧组合物涂覆在疏水层（图1b中的8）上。在大多数可电润湿显示器设施中，疏水层是低表面能聚合物并且通常使用含氟聚合物。因此，很难在这种低表面能基底上形成溶剂浇铸的光敏性环氧组合物的涂层，其原因是环氧组合物与疏水基底之间表面能大大不匹配导致了涂层缺陷和不良的涂层粘附性。通过使用诸如电晕放电、UV-臭氧法或氧反应性离子刻蚀等的方法处理疏水层缓解了该问题，所述方法使疏水层的表面能增加并因此提供了活化表面以促进光环氧组合物的润湿和粘附。这种处理的结果是，必须降低活化疏水层的表面能以使疏水层的表面能恢复至允许实现电润湿装置适当功能的值。这可通过在升高的温度下烘烤疏水层来完成。应注意，可通过透明支承板3的特征来限制烘烤温度，在塑料例如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯的情况下，其将烘烤温度限制为小于这种塑料支承板材料的变形温度的值。疏水层活化和随后退火的方法步骤导致了方法复杂性和成本的增加。因此，存在这样的负性色调光敏性环氧组合物的需要，所述负性色调光敏性环氧组合物在疏水层上的处理不需要使用疏水层表面活化方法。因此，本专利技术的一个目的是提供负性色调光敏性环氧组合物以及使用其消除对疏水层活化的需要的方法。
技术实现思路
本专利技术涉及永久性环氧光致抗蚀剂组合物及其永久性固化产品，其可用于制造MEMS（微机电系统）组件、微型机械组件、μ-TAS（微型全分析系统）组件、微反应器组件、介电层和电润湿微流体装置等，其能够使用紫外线平板印刷方法图形化，其中所述光致抗蚀剂浮雕结构在低表面能聚合物基底上形成。本专利技术还涉及这样的永久性环氧光致抗蚀剂组合物及其固化产品，其中所述固化产品具有高强度，良好的粘附性、耐开裂和龟裂性，优异的对酸、碱和溶剂的耐化学性，良好的耐热性和良好的电气特性。因此，本专利技术的一个方面涉及提供用于在低表面能聚合物基底上制备负性色调永久性光致抗蚀剂浮雕图案的永久性环氧光致抗蚀剂组合物，其包含：a)一种或更多种环氧树脂；和b)一种或更多种阳离子光引发剂；和c)一种或更多种铸膜溶剂；和d)一种或更多种含氟化合物。除包含组分（A）至（D）之外，根据本专利技术的组合物还可任选地包含一种或更多种的以下添加材料：（E）一种或更多种表面活性剂；（F）一种或更多种任选的环氧树脂；（G）一种或更多种反应性单体；（H）一种或更多种光敏剂；（I）一种或更多种助粘剂；以及（J）一种或更多种包含染料和颜料的光吸收化合物。除包含组分（A）至（J）之外，根据本专利技术的组合物还可任选地包含包括但不限于以下的附加材料：热产酸化合物（thermalacidgeneratorcompound）、流动控制剂、热塑性和热固性的有机聚合物和树脂、无机填充材料以及自由基光引发剂。环氧树脂（A）可例如包括一种或更多种根据式I至式VI的环氧树脂：其中式I中的每个基团R独立地选自缩水甘油基或氢，并且式I中的k为0至约30的实数；其中式II中的每个R1、R2和R3独立地选自氢或具有1至4个碳原子的烷基，并且式II中p的值为1至约30的实数；其中式III中的每个R4和R5独立地选自氢、具有1至4个碳原子的烷基、或三氟甲基，并且式III中n和m的值独立地为1至约30的实数；其中IV中的x为1至约30的实数；其中式V中的R1表示具有z个活性氢原子的有机化合物的残基，n1至nz各自表示0或1至100的整数，n1至nz所表示整数的总和为1至100，z表示1至100的整数并且E分别表示基团E1或E2；以及其中式VI中的每个基团R独立地选自缩水甘油基或氢，并且式VI中的x为0至约30的实数。本专利技术的另一个方面涉及一种在低表面能聚合物基底上形成永久性光致抗蚀剂浮雕图案的方法，其包括以下方法步骤：（1）通过将低表面能聚合物溶液涂覆于基底上在所述基底上设置低表面能聚合物层；（2）在所述低表面能聚合物基底上形成根据本专利技术的光致抗蚀剂组合物中的任意一种的层；（3）通过加热所涂覆基底使大部分所述溶剂从所述光致抗蚀剂层中蒸发以在所述基底上形成所述光致抗蚀剂组合物的膜；（4）经由掩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在低表面能聚合物基底上制备负性色调永久性光致抗蚀剂浮雕图案的永久性环氧光致抗蚀剂组合物，其包含：(A)一种或更多种环氧树脂；(B)一种或更多种阳离子光引发剂；(C)一种或更多种铸膜溶剂；和(D)一种或更多种选自以下的含氟化合物：2,3‑二氢全氟戊烷、Novec7200和Novec 7300，其中，所述环氧树脂(A)包括一种或更多种根据式I至式VI的环氧树脂：

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.07 US 61/573,4911.一种用于在低表面能聚合物基底上制备负性色调永久性光致抗蚀剂浮雕图案的永久性环氧光致抗蚀剂组合物，其包含：(A)一种或更多种环氧树脂；(B)一种或更多种阳离子光引发剂；(C)一种或更多种铸膜溶剂；和(D)一种或更多种选自以下的含氟化合物：2,3-二氢全氟戊烷、Novec7200和Novec7300，其中，所述环氧树脂(A)包括一种或更多种根据式I至式VI的环氧树脂：其中式I中的每个基团R独立地选自缩水甘油基或氢，但每个基团R不同时为氢，并且式I中的k为0至30的实数；其中式II中的每个R1、R2和R3独立地选自氢或具有1至4个碳原子的烷基，并且式II中p的值为1至30的实数；其中式III中的每个R4和R5独立地选自氢、具有1至4个碳原子的烷基、或三氟甲基，并且式III中n和m的值独立地为1至30的实数；其中式IV中的x为1至30的实数；其中式V中的R1表示具有z个活性氢原子的有机化合物的残基，n1至nz各自表示1至100的整数，n1至nz所表示整数的总和为1至100，z表示1至100的整数并且E分别表示基团E1或E2；以及其中式VI中的每个基团R独立地选自缩水甘油基或氢，但每个基团R不同时为氢，并且式VI中的x为0至30的实数。2.根据权利要求1所述的组合物，其还包含一种或更多种的以下添加材料：(E)一种或更多种表面活性剂；(F)一种或更多种环氧树脂；(G)一种或更多种反应性单体；(H)一种或更多种光敏剂；(I)一种或更多种助粘剂；以及(J)一种或更多种包含染料和颜料的光吸收化合物，其中所述反应性单体(G)包括一种或更多种如下化合物：包含两个或更多个缩水甘油醚基团的缩水甘油醚、缩水甘油酸酯化的聚倍半硅氧烷化合物、脂肪族和芳香族单官能和/或多官能氧杂环丁烷化合物、以及脂环族环氧化合物。3.根据权利要求1所述的组合物，其还包含一种或更多种附加材料，包括但不限于热产酸化合物、流动控制剂、热塑...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔·J·纳夫罗茨基，杰里米·V·戈尔登，威廉·D·韦伯，
申请(专利权)人：微量化学公司，
类型：发明
国别省市：美国,US